郭海濱

（北京京能高安屯燃氣熱電有限責(zé)任公司，北京 100024）

0 引言

環(huán)境污染問題一直是社會及人們關(guān)注焦點，為切實改善生態(tài)環(huán)境，我國提出可持續(xù)發(fā)展理念，新環(huán)保法和大氣、水體、固廢、土壤等污染防治法陸續(xù)出臺實施。2015年后，政府針對火力發(fā)電廠出臺了全新的排放標(biāo)準(zhǔn)，其中主要修改了核心污染物SO2及NOx的排放濃度要求。為滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠裝設(shè)環(huán)保設(shè)施，將NOx排放濃度控制在25mg/m3以下。隨著燃煤電廠超低排放升級改造，對燃氣電廠環(huán)保提出新的挑戰(zhàn)及任務(wù)[1]。在裝機容量擴大后，環(huán)境污染問題日漸凸顯，因此，應(yīng)掌控當(dāng)前電廠的實際狀況，提出針對性的化學(xué)環(huán)保策略。

1 燃氣電廠的環(huán)?，F(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟水平的不斷提升，我國的燃氣裝機容量也得到了飛速提升，具體的裝機容量分布特點如表1所示。通過對《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的參考，結(jié)合燃氣機組的污染物排放水平分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的燃氣電廠污染物排放的平均水平能夠達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，為了進一步研究燃氣發(fā)電過程中的污染物排放情況，筆者對所處地區(qū)的14座燃氣電廠約30臺燃氣發(fā)電機組一年的污染物排放小時平均值進行了考察?；舅袡C組均加裝了脫硝設(shè)施，其中氮氧化物的平均排放濃度不高于30mg/m3，因采用潔凈天然氣能源，使得硫化物以及顆粒物的排放量都得到了明顯控制，遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，燃氣電廠在運行過程中產(chǎn)生的廢水主要為循環(huán)冷卻水及少量的生活污水，冷卻水排水水質(zhì)較好，經(jīng)簡單預(yù)處理后多數(shù)進入市政污水管道，由污水處理廠統(tǒng)一處理，對環(huán)境影響較小。而噪聲排放能夠借助防噪墻、隔音罩等設(shè)備進行有效降噪，排放也可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。所以，當(dāng)前燃氣發(fā)電廠的主要排放污染物依然為氮氧化物，環(huán)保排放也基本滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。為了進一步提升環(huán)境質(zhì)量，減少大氣污染物排放量，各地政府根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀及環(huán)境因素制定了地方標(biāo)準(zhǔn)，在對燃氣電廠進行研究的過程中，受地方標(biāo)準(zhǔn)要求限制，各地燃氣發(fā)電機組氮氧化物排放控制工藝及設(shè)備均存在很大差異性，部分地區(qū)已運行機組甚至未安裝脫硝裝置，與在建或發(fā)達地區(qū)燃氣機組相比有著明顯的差距[2]。

表1 我國燃氣裝機容量統(tǒng)計表

當(dāng)前我國燃氣電廠的環(huán)保裝置還有著非常大的完善空間。絕大部分的燃氣輪機均采用了低氮燃燒技術(shù)，通過分析燃氣輪機的燃燒特點能夠了解到，為保證機組運行的安全與穩(wěn)定，機組低負荷及啟動初期時燃燒形式與高負荷且穩(wěn)定時不一樣，會產(chǎn)生較高的溫度區(qū)間，導(dǎo)致燃機出口氮氧化物濃度升高，加之常規(guī)脫硝催化劑反應(yīng)效率受煙氣溫度影響較大，會讓燃氣電廠在啟動過程中出現(xiàn)“冒黃煙”的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)氮氧化物排放濃度超標(biāo)的問題，所以，燃氣電廠的環(huán)保設(shè)置仍需要不斷改進。同時燃氣電廠針對煙氣中氮氧化物含量的檢測方式也需要加強，除嚴(yán)格按照要求進行運行維護外，還需重視二氧化氮濃度的檢測，必須安裝二氧化氮的轉(zhuǎn)化爐，并定期進行轉(zhuǎn)化率的測試，確保轉(zhuǎn)化率不低于標(biāo)準(zhǔn)要求。同時在檢測過程中還存在著儀表選擇不當(dāng)，工作量程設(shè)置不合適種種問題。

2 燃氣電廠的環(huán)保策略分析

2.1 SCR脫硝技術(shù)

目前，SCR脫硝技術(shù)在我國燃氣電廠中的應(yīng)用比較普遍，對燃氣電廠氮氧化物達標(biāo)排放起到了重要作用。SCR脫硝技術(shù)即為選擇性催化還原技術(shù)，讓煙氣中的氮氧化物被氨還原為氮氣和水，且避免與煙氣中的氧進行氧化反應(yīng)。

SCR是目前實用范圍比較廣泛且效率高的脫硝方法，該方法對于氮氧化物的脫除率可以達到80%以上，脫硝效果明顯，被日本、歐美等國家廣泛應(yīng)用，成為目前氮氧化物的主要控制技術(shù)，在市場中占據(jù)了重要地位。在具體應(yīng)用過程中，該方法需要借助催化劑的作用，然后向煙氣中中噴入還原劑（氨水或液氨），在催化劑的作用下選擇并加速反應(yīng)過程。在這一過程中，催化劑除了催化作用以外，還起到煙氣均布作用，保證煙氣與還原劑的充分接觸，提高了反應(yīng)效率。

近年來，SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)得到較成熟的應(yīng)用。隨著部分地區(qū)燃氣電廠為進一步降低污染物排放量，獲取環(huán)保稅減免優(yōu)惠以提高企業(yè)經(jīng)濟效益而實施“減半排放”以后，有效控制了燃氣發(fā)電產(chǎn)生的污染物排放，尤其針對氮氧化物濃度的控制取得的效果非常明顯。但隨著采用“超低排放”技術(shù)的燃煤機組越來越多，燃氣電廠先天具備的環(huán)保優(yōu)勢越來越不明顯，如果僅僅維持現(xiàn)狀是很難適應(yīng)我國環(huán)保發(fā)展形勢，很難達到越來越嚴(yán)格的燃機環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，大力推廣新型燃機低氮燃燒技術(shù)及全負荷段的SCR脫硝技術(shù)，充分利用燃機先天低氮的優(yōu)勢顯然已經(jīng)勢在必行[3]。

2.2 提高冷卻效果和廢水零排放管理

燃氣電廠中90%以上的廢水來自于循環(huán)冷卻排水，機組冷卻系統(tǒng)經(jīng)過多年的運行與優(yōu)化后，水耗量下降較為明顯。但與存在脫硫、煤場、除渣等廢水消納系統(tǒng)的燃煤機組相比，最終需處理外排的廢水量仍高出許多，且燃氣電廠多數(shù)布置于發(fā)達地區(qū)，廢水外排或管網(wǎng)接納標(biāo)準(zhǔn)較高，在冷卻水重復(fù)利用和污染物排放限值上存在矛盾。進一步提高冷卻效果，降低冷卻水用量從而減少廢水排放量就顯得尤為必要。結(jié)合國內(nèi)實現(xiàn)廢水零排放的燃煤機組數(shù)量來看，火電廠廢水零排技術(shù)逐漸趨于成熟，未來新建燃機和已運行的燃氣電廠應(yīng)將廢水零排技術(shù)的應(yīng)用納入優(yōu)先考慮范疇。

2.3 應(yīng)用前端降氮技術(shù)

針對燃氣電廠的降氮技術(shù)主要有兩種：加裝SCR以及燃氣輪機燃燒器改造。SCR雖然技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，不存在技術(shù)封鎖問題，但是催化劑使用壽命較短，后續(xù)運行維護成本昂貴，且非低溫催化劑對全工況煙氣適應(yīng)性一般，受煙氣溫度影響大，煙氣溫度較低時脫硝效率不高。燃氣輪機燃燒器改造技術(shù)被國外公司壟斷，始終存在著改造成本高的缺點，同時不配合后續(xù)脫硝設(shè)施無法達到全負荷低氮排放的目的。目前來說，對于沒有預(yù)留SCR安裝位置的燃氣電廠，可以在前端安裝直噴氨脫硝系統(tǒng)或在燃氣輪機側(cè)升級低氮燃燒器；對于已設(shè)置SCR但無擴容條件的燃氣電廠，可以考慮采用低溫催化劑和升級低氮燃燒器的方式來實現(xiàn)降低氮氧化物排放濃度、適配機組全負荷段脫硝的目的；對于預(yù)留空間較為充足的燃氣電廠，就可以結(jié)合自身的實際來選擇是增加脫硝催化劑容量還是進行燃氣輪機燃燒器改造，選擇措施相對比較自由。就北京地區(qū)燃氣電廠近幾年的改造情況來看，在有SCR系統(tǒng)的前提下改造燃氣輪機燃燒器效果甚佳[4]。

2.4 燃氣電廠氮氧化物排放控制

已采用低氮燃燒系統(tǒng)和SCR脫硝技術(shù)的燃氣電廠，應(yīng)加強燃機燃燒器技術(shù)管理，定期進行燃燒調(diào)整實驗，加強脫硝催化劑性能檢驗，還原劑品質(zhì)化驗等工作，加強煙氣流場監(jiān)測及分析，優(yōu)化自動噴氨邏輯，定期進行噴氨均布實驗，以達降低氮氧化物排放濃度的目的。根據(jù)在線監(jiān)控數(shù)據(jù)，合理控制運行期間燃機各參數(shù)，保持氮氧化物排放在較低范圍，兼顧節(jié)能、安全和環(huán)保。同時燃氣電廠企業(yè)應(yīng)做好煙氣在線監(jiān)控設(shè)施的運維管理，計量檢定、比對監(jiān)測按要求進行，提高儀器檢測精密度，為制定科學(xué)的減排措施提供數(shù)據(jù)支撐，確保燃氣電廠排放的真實水平體現(xiàn)。

3 燃氣電廠排放政策展望

我國2011年發(fā)布關(guān)于電廠排污標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011），隨著國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺，排污許可證管理的施行，環(huán)境監(jiān)管污染物超標(biāo)排放按日處罰的嚴(yán)格執(zhí)行，各個地區(qū)為積極響應(yīng)環(huán)保理念，施行所處區(qū)域更為嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)地方排放標(biāo)準(zhǔn)，將燃氣發(fā)電機組氮氧化物排放限值進一步降低，特別在沿海地區(qū)，燃氣機組環(huán)保問題日漸凸顯，同時多地已將氨逃逸指標(biāo)納入管理范圍，需要在確保氨逃逸合格的前提下進一步降低氮氧化物的排放濃度[5]。

將我國現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達國家相比，針對大于250MW燃氣發(fā)電組氮氧化物排放濃度，發(fā)達國家要求低于30mg/m3，我國（部分地區(qū)）要求更低。國外先進燃氣電廠通常會設(shè)置相應(yīng)的低氮+脫硝裝置，其裝置可將氮氧化物排放維持在10mg/m3以內(nèi)水平。現(xiàn)階段，我國只有很少一部分的燃氣發(fā)電機組能達到該標(biāo)準(zhǔn)，與發(fā)達國家的燃氣排放控制相比還有一段距離。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟迅速發(fā)展，環(huán)境污染問題日漸凸顯，我國大力提倡節(jié)能環(huán)保，電力工業(yè)事業(yè)革新，使電廠成為市場主體，為發(fā)電廠提供多元化的市場原則。在此種新形勢下，電廠為確保自身經(jīng)濟收益以及未來可持續(xù)發(fā)展，需重視節(jié)能環(huán)保。針對自身當(dāng)前實際狀況，結(jié)合國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，通過有效的環(huán)保技術(shù)，加強日常技術(shù)監(jiān)督管理和環(huán)境日常監(jiān)測工作，保證環(huán)保設(shè)施健康穩(wěn)定投入，按照排污許可管理要求，進行濃度和總量控制，實現(xiàn)各類排放均達到國家標(biāo)準(zhǔn)，促進電力產(chǎn)業(yè)按生態(tài)環(huán)境要求穩(wěn)定、健康、高質(zhì)量發(fā)展。